Коммутатор тока катушки зажигания

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам систем электроискрового зажигания двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано для коммутации тока в цепи катушки зажигания высокой энергии с управлением от бесконтактного датчика. Целью изобретения является повышение точности регулирования времени накопления. Цель достигается подключением выхода интегратора 6 к дополнительному второму входу блока 10 регулирования времени накопления, в который введены генератор 11 импульсов, первый и второй триггеры 12, 16, элемент И 13, реверсивный счетчик 14, шину 17 задатчика кода и одновибратор 15, что обеспечивает высокую точность регулирования времени накопления энергии в катушке зажигания, которая определяется в соответствии с выражениями, приведенными в описании. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)s F 02 P 5/15

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4426112/24-21 (22) 31.03.88 (46) 30.09.90. Бюл. N 36 (71) Черновицкое производственное объединение "Электронмаш" (72) В.В. Баканов и Э.И, Качанов (53) 621.43,032.4 (088.8) (56) Опарин И.М„Купеев Ю.А., Белов Е.А.

Электронные системы зажигания, М.: Машиностроение, 1987, с. 114, рис. 55. (54) КОММУТАТОР ТОКА КАТУШКИ ЗАЖИГАНИЯ (57) Изобретение относится к двигателестроение, в частности к устройствам систем электроискрового зажигания двигателей внутреннего сгорания, и может быть исполь„„5U„„1596123 А1 зовано для коммутации тока в цепи катушки зажигания высокой энергии с управлением от бесконтактного датчика, Целью изобретения является повышение точности регулирования времени накопления. Цель достигается подключением выхода интегратора 6 к дополнительному второму входу блока 10 регулирования времени накопления, в который введены генератор 11 импульсов, первый и второй триггеры 12, 16. элемент И 13, реверсивный счетчик 14, шину

17 задатчика кода и одновибратор 15, что обеспечивает высокую точность регулирования времени накопления энергии в катушке зажигания, которая определяется в соответствии с выражениями, приведенными в описании. 2 ил.

1596123

15

25

35

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к устройствам систем электроискрового зажигания двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано для коммутации тока в цепи катушки зажигания высокой энергии с управлением от бесконтактного датчика.

Цель изобретения — повышение точности регулирования времени накопления.

На фиг,1 изображена блок-схема устройства; на фиг,2 — временные диаграммы напряжений на.выходах элементов;

Устройство содержит входную шину 1, блок 2 согласования сигнала, содержащий блок 3 согласования и инвертор 4, блок 5 безыскрового отключения тока, интегратор

6, выходной блок 7, выходную шину 8, блок

9 ограничения амплитуды импульса выходного тока, блок 10 регулирования времени накопления, который содержит генератор

11 импульсов, первый триггер 12, элемент И

13, реверсивный счетчик 14, одновибратор

15, второй триггер 16 и шина 17 задатчика кода.

Выходной блок 7 содержит транзистор

18, шины Un z., Ооищ., резистор 19, стабилитрон 20, датчик тока — резистор 21, конденсатор 22, резистор 23, элемент ИЛИ-НЕ 24, причем вход блока 2 согласования сигнала соединен с входной шиной 1 и содержит последовательно соединенные блок 3 согласования и инвертор 4, выход блока 2 согласования сигнала соединен с первым входом блока 10 регулирования времени накопления, входом интегратора 6, входом блока 5 безыскрового отключения тока и первым входом выходного блока 7, первый выход которого подключен к выходной шине 8 устройства, второй выход которого подключен к. входу блока 9 ограничения амплитуды импульса выходного тока, выход которого подключен к второму входу выходного блока 7, третий вход которого соединен с выходом блока 5 безыскрового отключения тока, четвертый вход выходного блока 7 подключен к выходу блока 10 регулирования времени накопления, выход интегратора подключен к второму входу блока

10 регулирования времени накопления, который содержит генератор 11 импульсов, первый и второй триггеры 12, 16, элемент И

13, реверсивный счетчик 14, шину 17 задатчика кода и одновибратор 15, причем выход генератора 11 импульсов соединен с счетным входом первого триггера 12 и первым входом элемента И 13, установочный вход первого триггера 12 соединен с информационным входом второго триггера 16, входом одновибратора 15 и является первым входом блока 10 регулирования времени накопления, второй вход элемента И 13 подключен к инверсному выходу первого триггера 12, а выход — к счетному входу реверсивного счетчика 14, информационные входы которого подключены к шине 17 задатчика кода, а входуправления реверсом счетчика 14 является вторым входом блока

10 регулирования времени накопления, выход одновибратора 15 подключен к установочному входу второго триггера 16 и управляющему входу реверсивного счетчика 14, инверсный выход которого подключен к стробирующему входу второго триггера

16,выход которого является выходом блока

10 регулирования времени накопления.

Элемент ИЛИ-НЕ 24 подключен своими первым, вторым и третьим входами к первому, третьему и четвертому входам выходного блока 7, а своим выходом к базе транзистора 18, аноду стабилитрона 20, второму входу выходного блока 7 и шине U»T через резистор 19, эмиттер транзистора 18 подключен к второму выходу блока 7 и через резистор 21 к общей. шине Up/, которая через последовательно включенные резистор 23 и конденсатор 22 соединена с катодом стабилитрона 20, коллектором транзистора 18 и первым выходом выходного блока 7.

Устройство работает следующим образом.

После подачи напряжения питания и до включения стартера двигателя, т.е. до подачи на входную шину 1 управляющих импульсов, напряжение на выходной шине 8 устройства зависит от уровня сигнала на входной шине 1. Если на входной шине 1 сигнал низкого уровня, то, пройдя через блок 2 согласования сигнала, этот сигнал уже высоким потенциальным уровнем поступит на первый вход выходного блока 7.

После второй инверсии элементом ИЛИ-НЕ

24 сигнал низкого потенциального уровня закроет транзистор 18. На его коллекторе установится напряжение, близкое напряжению питания.

Если на входной шине сигнал высокого уровня, то сигнал низкого уровня с выхода блока 2 согласования сигнала поступит на первый вход элемента ИЛИ-HE 24. Сигнал на выходе этого элемента ИЛИ-НЕ 24 зависит от сигналов на других его входах, а так как в первоначальный момент времени на выходах блоков 5 и 10 низкие потенциальные уровни, то благодаря положительному смещению напряжения, поступающего на базу транзистора 18 через резистор 19, транзистор 18 откроется и в цепи нагрузки появится ток, величина которого плавно нарастает благодаря индуктивному характеру

1596123 нагрузки катушки зажигания. Увеличение падения напряжения на датчике тока — резисторе 21 увеличивается до тех пор, пока достигнет заданного уровня, при этом сработает блок 9 ограничения амплитуды им.— пульса выходного тока и на его выходе устанавливается сигнал, управляющий величиной базового тока транзистора 18, который выходит из режима насыщения и обеспечивает стабилизацию тока в цепи нагрузки на заданном уровне. При низком уровне на входе блока 5 на его выходе напряжение плавно увеличивается и через время, которое больше максимально возможного периода входного сигнала. например 2-5 с, приведет к плавному уменьшению тока в выходной цепи устройства. Возникающая в катушке зажигания ЭДС самоиндукции недостаточна для искрообразования, Сигнал, поступающий на третий вход элемента ИЛИ-НЕ 24 с второго триггера 16 не влияет на работу устройства, так как он в этом случае повторяет сигнал, снимаемый с выхода инвертора 4. Таким образом, осуществляется режим безыскрового отключения тока.

При вращении коленвала двигателя на входную шину 1 поступают импульсы с определенной скважностью, например, равной 3. Частота входного сигнала в рабочем диапазоне скоростей вращения коленвала для 4-цилиндрового двигателя в пределах от

1 до 200 Гц.

По первому положительному перепаду сигнала на выходе инвертора 4 произойдет (см. фиг.2) формирование короткого импульса на выходе одновибратора 15. Этим импульсом произойдет запись кода с задатчика кода в реверсивный счетчик 14, а также установка в исходное нулевое состояние второго триггера 16. Появление сигнала высокого уровня на установочном входе первого триггера 12 приведет к появлению высокого уровня на его инверсном выходе, поэтому сигнал с частотой генератора 11 импульсов поступит через элемент И 13 на счетный вход реверсивного счетчика 14. С некоторой задержкой, время которой задается параметрами интегратора 5, сигнал с инвертора 4 поступит на вход управления реверсом счетчика 14. Реверсивный счетчик

14 считает в прямом счете от числа, код которого был задан на шине 17 задатчика кода до появления сигнала переноса на выходе счетчика, По положительному перепаду этого импульса произойдет переключение второго триггера 16. Появление сигнала высокого уровня на его выходе приведет к блокированию электронного ключа 7 и после переключения инвертора 4 в нулевое состояние на выходе. Прямой счет счетчика 14 продолжается до появления нулевого сигнала на выходе инвертора 4. После переключения инвертора 4 в нулевое

5 состояние первый триггер 12 начнет работать в счетном режиме и поэтому на выходе элемента И 13 появится сигнал, частота которого в два раза. меньше частоты генератора 11 импульсов. Изменение сигнала на

10 входе счетчика 14, которое произойдет с задержкой, заданной интегратором 6, приведет к переключению счетчика 14 в режим обратного счета и счет начинается с того числа, на котором счетчик 14 остановится при

15 прямом счете. Обратный счет идет до появления сигнала переполнения на выходе счетчика 14. По положительному перепаду этого сигнала произойдет переключение второго триггера 16 в нулевое состояние и

20 тем самым разрешится прохождение тока в цепи катушки зажигания, Обратный счет счетчика 14 продолжается до появления положительного перепада на выходе инвертора 4, по этому перепаду произойдет резкое, 25 уменьшение тока в цепи катушки зажигания и возникающая ЭДС самоиндукции приведет к возникновению искрообразования, после чего цикл работы устройства продолжится.

30 Амплитуда импульса ЭДС самоиндукции ограничивается напряжением 300 — 400

В для защиты выходного транзистора 18 от вторичного пробоя, этой же цели способствует ограничение скорости нарастания на35 пряжения на коллекторе транзистора 18.

Стабилитрон 20, имеющий напряжение стабилизации 300 — 400 В совместно с транзистором 18 образует параллельный стабилизатор напряжения, который выпол40 няет роль ограничения напряжения ЭДС самоиндукции катушки зажигания.

Конденсатор 22 с резистором 23 обеспечивают допустимую для транзистора 18 скорость нарастания напряжения на коллекторе

45 транзистора 18.

При постоянной скважности входного сигнала, например, равной 3, длительность времени накопления энергии в катушке зажигания стабильна. Причем стабильность

50 этой величины существенно зависит от разрядности реверсивного счетчика 14 и в меньшей степени от стабильности частоты генератора 11 импульсов.

Зависимость стабильности времени на55 копления от максимального периода входного сигнала представлена формулой

2Т

3 : — К где h r - дискретность счета выраженная в единицах времени;

1596123

Т вЂ” максимально возможный период входного сигнала;

n — разрядность счетчика 14;

К вЂ” код числа, заданного на шине 17 задания кода.

Длительность импульса накопления t определяется соотношением

r =Лг(п- К).

Интегратор 6 должен обеспечивать задержку переключения счетчика 14 с прямого счета на обратный по сравнению с сигналом на выходе счетчика 14 на время, большее, чем дискретность счета Лt для надежной работы устройства, когда период входного сигнала Т = 3/2т.

Из приведенных соотношений длительность времени накопления энергии в катушке зажигания в основном определяется дискретностью счетчика 14 и при заданной минимально возможной частоте вращения коленвала двигателя разрядность счетчика

14 выбирается такой, чтобы удовлетворить любую заданную точность стабилизации этого времени.

Формула изобретения

Коммутатор тока катушки зажигания, содержащий блок согласования сигнала, вход которого соединен с входной шиной устройства, а выход — с первым входом блока регулирования времени накопления, входом интегратора, входом блока безыскрового отключения тока и первым входом выходного блока, первый выход которого подключен к выходной шине устройства, второй выход которого подключен к входу блока ограничения амплитуды импульса выходного тока, выход которого подключен к второму входу выходного блока, третий вход которого, соединен с выходом блока безыскрового отключения тока, чет5 вертый вход выходного блока подключен к выходу блока регулирования времени накопления, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности регулирования времени накопления, выход интегратора

10 подключен к второму входу блока регулирования времени накопления, который содержит генератор импульсов, первый и второй триггеры, элемент И, реверсивный счетчик, шину задатчика кода и одновибратор, при15 чем вход генератора импульсов соединен со счетным входом первого триггера и первым входом элемента И, установочный вход первого триггера соединен с информационным входом второго триггера, входом одновиб20 ратора и является первым входом блока регулирования времени накопления, второй вход элемента И подключен к инверсному выходу первого триггера, а выход — к счетному входу реверсивного счетчика, инфор25 мационные входы которого подключены к шине задатчика кода, а вход управления реверсом счетчика является вторым входом блока регулирования времени накопления, выход одновибратора подключен к устано30 вочному входу второго триггера и управляющему входу реверсивного счетчика, инверсный выход которого подключен к стробирующему входу второго триггера, выход которого является выходом блока регу35 лирования времени накопления.

1596123 Ри 2

Составитель В. Попов

Редактор М. Кедолуженко Техред М.Моргентал

Корректор Л. Патай

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2900 Тираж 438 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5